Pengenalan kepada Salutan Vakum melalui Penyejatan Terma 7 Januari 2021

Penguapan terma adalah teknologi salutan vakum yang tertua. Satu bahan dicairkan dan diuapkan pada suhu tinggi, dan wap tersebut disimpan pada substrat. Imej 1 menggambarkan suhu yang diperlukan untuk bahan-bahan yang biasa digunakan.

Bahan tersebut mesti dipanaskan hingga suhu yang menghasilkan tekanan wap yang tinggi, yang mengehadkan penggunaan bahan yang mempunyai titik lebur tinggi dan pilihan bekas. Penguapan boleh dicapai dengan memanaskan wayar secara elektrik atau meletakkannya dalam crucible yang konduktif secara elektrik yang dibuat daripada bahan dengan titik lebur yang jauh lebih tinggi. Oksida boleh diuapkan keluar dari penyejat berbentuk bot. Imej 2 menunjukkan pilihan pelbagai penguap terma.

Tekanan asas yang diperlukan dalam peranti salutan adalah 10^-07–10^-05 mbar bergantung kepada kualiti lapisan yang diperlukan. Ini adalah untuk:

• Pastikan laluan bebas purata bagi atom yang menguap jauh lebih panjang daripada jarak dari sumber ke substrat. Ini memastikan atom tiba tanpa tersebar oleh molekul gas sisa.
• Sediakan permukaan yang bersih, jika tidak, atom yang menguap tidak akan melekat dengan baik, membentuk lapisan yang tidak stabil.

Bahan tersebut juga boleh dicairkan menggunakan sinar elektron. Bahan-bahan tersebut kemudian boleh diuapkan pada suhu yang lebih tinggi, membolehkan kadar penyejatan yang lebih tinggi dan keupayaan untuk mencairkan bahan oksida. Kruang yang disejukkan dengan air memastikan bahawa bahan kruang yang menguap tidak akan mencemari filem. Kadar penyejatan boleh dikawal dengan mengubah kuasa sinar elektron. Bunyi elektron dibelokkan sebanyak 270 darjah melalui magnet, seperti yang dilihat dalam Gambar 3. Dengan menggoyangkan balok, jisim cair dapat dikekalkan pada suhu yang homogen dan digunakan sepenuhnya.  

Perlu diingat bahawa pelaburan permulaan untuk jenis peranti ini adalah sedikit lebih tinggi, kerana bekalan voltan tinggi dan saluran masuk air penyejuk diperlukan.

Secara amnya, sistem vakum untuk penguap termal memerlukan masa penyedutan satu jam atau kurang dari atmosfera ke tekanan asas 10^-06 mbar. 

Kebanyakan unit hari ini menggunakan pam turbomolekul dalam julat 300–1000 l/s, disokong oleh sama ada pam rotary vane dua peringkat, pam kering scroll atau pam roots pelbagai peringkat. Sebaiknya, pam turbomolekul ini dipasang secara mendatar. Ini menghalang serpihan (serpihan dari lapisan, filamen, skru kecil dll.) daripada jatuh ke dalam pam. Kebanyakan sistem tidak menggunakan injap di hadapan pam turbomolekul. 

Sebuah penutup — yang diaktifkan secara manual atau secara elektrik/pneumatik — terletak di atas penyejat. Ini mengelakkan penyalutan ruang sepenuhnya secara berterusan semasa bahan yang menguap masih panas, sedang memanaskan atau mendinginkan. Ini juga memastikan lapisan yang boleh diulang dapat dihasilkan dengan menetapkan masa. Kebanyakan unit juga menggunakan pemantau filem nipis untuk mengukur (dan mengawal) ketebalan lapisan salutan.

Penguapan terma sering digunakan untuk melapisi optik dan lensa oftalmik. Pelbagai lapisan diuapkan untuk meningkatkan sifat lensa. Antara ini adalah lapisan anti-reflektif, salutan keras, perlindungan terhadap cahaya inframerah atau ultraviolet, perlindungan matahari dan salutan cermin. Ruang vakum mempunyai diameter sehingga 1500 mm — setiap satu menampung sehingga beberapa ratus lensa, bergantung kepada diameternya. Lensa dipasang dalam kalot yang boleh diputar yang direka khas untuk memastikan lapisan nipis yang seragam pada semua produk dalam satu kumpulan. Oleh itu, sistem vakum terdiri daripada pam turbomolekul yang lebih besar dalam kelas 2000 /s atau pam kriogenik yang digabungkan dengan pemampat roots kecil untuk sistem vakum awal. 

Mesin salutan yang lebih besar biasanya menghasilkan salutan web untuk foil pembungkusan. Filem seperti aluminium digunakan pada foil plastik dalam pelapis web "roll-to-roll". Filem nipis ini mencipta penghalang pelindung terhadap udara dan kelembapan yang memanjangkan kesegaran dan jangka hayat barangan pengguna.

Dalam mesin pengeluaran ini dengan kadar foil yang tinggi (beberapa meter setiap saat!) aliran gas ke dalam sistem vakum adalah sangat besar. Permukaan foil yang besar untuk dilapisi menghasilkan jumlah degassing yang besar. Secara amnya, sistem vakum terdiri daripada pam penyebaran minyak besar untuk mengepam udara yang disokong oleh panel sejuk untuk mengembunkan wap air. Panel sejuk ini disejukkan oleh peti sejuk kriogenik, atau kriocooler, kadang-kadang dipanggil "mesin Polycold". 
 
Kriokiller khas direka untuk menyejukkan hingga suhu 110 K. Ini menyediakan kelajuan pam sehingga 200,000 l/s untuk wap air di dalam ruang. Vakum awal dihasilkan oleh sistem blower roots.

Satu lagi aplikasi adalah pengeluaran barang kemas kostum. Kesan optik dihasilkan oleh lapisan khas yang melekat melalui penyejatan terma. 

Seperti yang anda boleh bayangkan, senarai aplikasi sedemikian boleh berterusan. Siri catatan blog ini hanyalah pengenalan untuk memulakan anda dalam bidang yang menarik ini dan aplikasi sistem vakum. Dalam pos blog kami yang seterusnya, kami akan meneruskan perjalanan kami dan memperkenalkan teknologi sputter serta beberapa aplikasi tipikalnya.